ความรู้เบื้องต้นของระบบสื่อสารข้อมูล
ในอดีตเทคโนโลยีการสื่อสารสามารถติดต่อสื่อสารกันได้ในวงแคบ โดยคอมพิวเตอร์สามารถส่งข้อมูลข่าวสารต่าง ๆ หากันได้ในระยะใกล้ ๆ กันเท่านั้น ต่อมาได้ถูกพัฒนาให้มีระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ขึ้น โดยมีการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์หลาย ๆ เครื่อง เข้าด้วยกัน ทาให้ผู้ใช้ทั่วทุกมุมโลกสามารถติดต่อสื่อสารและใช้สารสนเทศร่วมกันได้ ซึ่งนับว่า เป็นเทคโนโลยีที่เข้ามามีบทบาททั้งต่อบุคคล องค์กร บริษัท หน่วยงานต่าง ๆ ปัจจุบัน เทคโนโลยีการสื่อสารถือว่ามีความรวดเร็วเป็นอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นโทรศัพท์มือถือ อินเทอร์เน็ต รวมถึงเครือข่ายไร้สายต่าง ๆ ดังนั้น การเรียนรู้เกี่ยวกับการสื่อสารข้อมูล และระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ จึงเป็นพื้นฐานสำคัญในการทาความเข้าใจ เพื่อพัฒนาและใช้เทคโนโลยีสาหรับการติดต่อสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การสื่อสารข้อมูลเป็นการถ่ายทอดความรู้ ความคิด ความรู้สึกจากคนหนึ่งไปสู่อีกคนหนึ่ง โดยอาศัยสื่อหรือเครื่องมือต่าง ๆ เป็นช่องทางในการสื่อสาร เช่น การสื่อสารด้วยท่าทาง ถ้อยคา สัญลักษณ์ ภาพวาด จดหมาย โทรเลข เป็นต้น ต่อมาการสื่อสารข้อมูลได้พัฒนาและก้าวหน้าไปอย่างต่อเนื่อง มีการนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีด้านเครือข่ายคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้ในการติดต่อสื่อสาร ทาให้การติดต่อสื่อสารเกิดความสะดวก รวดเร็ว รวมทั้งได้รับข่าวสารทันเหตุการณ์อีกด้วย
ระบบสื่อสาร (Communication Systems) หมายถึง กระบวนการถ่ายทอดหรือแลกเปลี่ยนสารหรือสื่อระหว่างผู้ส่งกับผู้รับ โดยส่งผ่านช่องทางนาสารหรือสื่อ เพื่อให้เกิดความเข้าใจซึ่งกันและกัน
การสื่อสารข้อมูล (Data communication systems) หมายถึง กระบวนการหรือวิธีถ่ายทอดข้อมูลระหว่างผู้ใช้กับคอมพิวเตอร์ที่มักจะอยู่ห่างไกลกัน และจาเป็นต้องอาศัยระบบการสื่อสารโทรคมนาคม (Telecommunication) เป็นสื่อกลางในการรับส่งข้อมูล
เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Computer network) หมายถึง การเชื่อมโยงระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ 2 เครื่องขึ้นไป เพื่อให้สามารถสื่อสารและแลกเปลี่ยนข้อมูล รวมทั้งสามารถใช้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ภายในเครือข่ายร่วมกันได้ เช่น ฮาร์ดดิสก์ เครื่องพิมพ์ เป็นต้น
ระบบสื่อสารข้อมูลสาหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (Data communications for computer networks) จึงหมายถึง ระบบการโอนถ่ายข้อมูลหรือการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างต้นทางหรือปลายทางโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น โทรศัพท์ โทรสาร โมเด็ม คอมพิวเตอร์ อุปกรณ์เครือข่ายต่าง ๆ ดาวเทียม ซึ่งควบคุมการส่งและไหลของข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทาง การสื่อสารข้อมูลโดยการส่งผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ เช่น การส่งอีเมล์ การสนทนาผ่านอินเทอร์เน็ต
�องค์ประกอบของระบบสื่อสารข้อมูล
ระบบสื่อสารข้อมูลสาหรับเครือข่ายคอมพิวเตอร์ มีองค์ประกอบพื้นฐานที่สำคัญ ดังนี้
1. ข่าวสาร (Message) ในทางเทคโนโลยีและการสื่อสาร ข่าวสารเป็นข้อมูลที่ผู้ส่งทาการส่งไปยังผู้รับผ่านระบบการสื่อสาร ซึ่งอาจอยู่ในรูปแบบ ดังต่อไปนี้
- ข้อมูล (Data) เป็นรายละเอียดของสิ่งต่าง ๆ ที่ถูกสร้างและจัดเก็บด้วยคอมพิวเตอร์ เช่น ข้อมูลเกี่ยวกับบุคคล ข้อมูลเกี่ยวกับสินค้า ข้อมูลเกี่ยวกับหนังสือ เป็นต้น ซึ่งข้อมูลต้องมีรูปแบบที่แน่นอน นับจานวนได้ และสามารถส่งผ่านระบบสื่อสารได้อย่างรวดเร็ว
- ข้อความ (Text) อยู่ในรูปของเอกสารหรือตัวอักขระ ไม่มีรูปแบบที่แน่นอนและ
ไม่ชัดเจน นับจานวนได้ค่อนข้างยาก และสามารถส่งผ่านระบบสื่อสารด้วยความเร็วในระดับปานกลาง
- รูปภาพ (Image) อยู่ในรูปของภาพกราฟิกแบบต่าง ๆ เช่น ภาพนิ่ง ภาพเคลื่อนไหว เป็นต้น ข้อมูลชนิดนี้จะต้องใช้หน่วยความจามาก และต้องอาศัยสื่อสาหรับเก็บข้อมูล
- เสียง (Voice) อยู่ในรูปของเสียงพูด เสียงดนตรี หรือเสียงอื่น ๆ ข้อมูลชนิดนี้ไม่สามารถวัดขนาดที่แน่นอนได้และสามารถส่งผ่านระบบสื่อสารด้วยความเร็วค่อนข้างต่ำ
2. แหล่งกำเนิดข่าวสาร (Source) หรือเรียกว่า “ผู้ส่งข้อมูล (sender)” เป็นอุปกรณ์หรือซอฟต์แวร์ที่ทาหน้าที่จัดส่งข้อมูลที่อยู่ต้นทาง โดยข้อมูลต้องถูกจัดเตรียมนาเข้าสู่อุปกรณ์ส่งข้อมูล เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ โมเด็ม (modem) จานไมโครเวฟ จานดาวเทียม
3. สื่อกลางหรือตัวกลาง (Media) เป็นอุปกรณ์ที่ทาหน้าที่นาข่าวสารรูปแบบต่าง ๆ จากผู้ส่งไปยังผู้รับ ได้แก่ สายไฟ ขดลวด สายเคเบิล สายไฟเบอร์ออฟติก เป็นต้น สื่อกลางอาจจะอยู่ในรูปของคลื่นที่ส่งผ่านทางอากาศ เช่น คลื่นไมโครเวฟ คลื่นดาวเทียม คลื่นวิทยุ เป็นต้น ซึ่งสามารถเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดข่าวสารและแหล่งรับข่าวสารเข้าด้วยกันหรือเป็นตัวกลางในการส่งข้อมูล
4. แหล่งรับข่าวสาร (Receiver) หรือเรียกว่า ผู้รับข้อมูล ทาหน้าที่รับข้อมูลที่ถูกถ่ายทอดมาจากผู้ส่งข้อมูลผ่านสื่อที่เชื่อมระหว่างกัน การสื่อสารจะสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อข่าวสารที่ผู้รับข้อมูลได้รับนั้น เป็นข่าวสารเดียวกันกับข่าวสารที่ผู้ส่งข้อมูลได้ถ่ายทอดผ่านสื่อมายังผู้รับข้อมูล
5. โปรโตคอล (Protocol) คือ วิธีการหรือกฎระเบียบที่ใช้ในการสื่อสารข้อมูลเพื่อให้ผู้รับและผู้ส่งสามารถเข้าใจกันหรือคุยกันรู้เรื่อง โดยทั้งสองฝั่งทั้งผู้รับและผู้ส่งได้ตกลงกันไว้ก่อนล่วงหน้าแล้ว ในคอมพิวเตอร์โปรโตคอลอยู่ในส่วนของซอฟต์แวร์ที่มีหน้าที่ทาให้การดาเนินงาน ในการสื่อสารข้อมูลเป็นไปตามโปรแกรมที่กำหนดไว้ ตัวอย่างเช่น X.25, SDLC, HDLC, และ TCP/IP เป็นต้น
ระบบสื่อสารทุกชนิดจะต้องมีองค์ประกอบครบทั้งสี่ส่วนนี้ หากขาดส่วนใดส่วนหนึ่งแล้ว การสื่อสารจะไม่เกิดขึ้นอย่างแน่นอน เช่น การโทรศัพท์ไปหาเพื่อน แต่ไม่มีผู้รับสารหรือเป็นเสียงตอบรับจากเครื่องตอบรับโทรศัพท์อัตโนมัติ ก็จะไม่มีการสื่อสารเกิดขึ้น เป็นต้น ในกรณีนี้ สิ่งที่ขาดหายไปคือ ผู้รับข้อมูล ถ้าเพื่อนตอบรับโทรศัพท์ ก็แสดงว่า การสื่อสารได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว
ในปัจจุบันการสื่อสารข้อมูลมีบทบาทและความสำคัญที่ได้พัฒนาเผยแพร่ข้อมูลไปยังผู้ใช้ โดยส่งผ่านสื่อการต่างๆ ซึ่งสื่อกลางแต่ละแบบก็จะมีคุณสมบัติแตกต่างกันออกไป
สื่อกลางการสื่อสารข้อมูล
การสื่อสารข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์จะมีสื่อกลางสำหรับเชื่อมโยงสถานี หรือเครือข่ายคอมพิวเตอร์ต่างๆเข้าด้วยกัน เพื่อเป็นตัวกลางให้ผู้ส่งข้อมูลทำการส่งข้อมูลไปยังผู้รับได้ สื่อกลางการสื่อสารข้อมูลแบ่งออกได้ 2 ประเภท ดังต่อไปนี้
1.สื่อกลางทางกายภาพ (Physical Media)
2.สื่อกลางไร้สาย (Wireless Media)
สื่อกลางทางกายภาพ (Physical Media)
สื่อกลางทางกายภาพ (Physical Media)
เป็นการเชื่อมโยงสถานีระหว่างผู้รับและผู้ส่งข้อมูล โดยอาศัยสายสัญญาณเป็นสื่อกลางในระบบสื่อสารข้อมูล ตัวอย่างสายสัญญาณมีดังนี้
1 สายคู่บิดเกลียว(Twisted Pair Cable หรือ TP) เป็นสื่อหรือตัวกลางที่มีราคาถูกที่สุดและนิยมใช้มากที่สุด ภายในประกอบด้วยลวดทองแดง 2 เส้น แต่ละเส้นมีฉนวนหุ้มแล้วนำมาพันกันเป็นเกลียว สายคู่บิดเกลียวแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ
1.1 สายคู่บิดเกลียวไม่หุ้มฉนวน(Unshielded Twisted Pair หรือ UTP) หรือสายยูทีพี หรือสายโทรศัพท์ มีทั้งหมด 8 เส้น ซึ่งแต่ละเส้นก็จะมีสีแตกต่างกันไปตลอดทั้งสายจะถูกหุ้มด้วยพลาสติก ลักษณะสายเป็นเกลียว เพื่อช่วยป้องกันสัญญาณรบกวนจากอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ เช่น เครื่องถ่ายเอกสารที่อยู่ใกล้ๆ ปัจจุบันยูทีพีเป็นสายที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เนื่องจากราคาถูกและติดตั้งได้ง่าย
1.2สายคู่บิดเกลียวหุ้มฉนวน(Shielded Twisted Pair หรือ STP) หรือสายเอสทีพีเป็นสายคู่มีลักษณะคล้ายกับสายยูทีพี มีฉนวนป้องกันสัญญาณรบกวนได้มากกว่าสายยูทีพี สายคู่บิดเกลียวหุ้มฉนวนจะมีโลหะถักเป็นตาข่ายโลหะ ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นเกราะในการป้องกันสัญญาณต่างๆ
2 สายโคแอ็กเชียล(Coaxial Cable) หรือที่นิยมเรียกกันสั้นๆว่า “สายโคแอ็ก” เป็นสื่อหรือตัวกลางที่มีส่วนของสายส่งข้อมูลเป็นลวดทองแดงอยู่ตรงกลาง หุ้มด้วยพลาสติก ส่วนชั้นนอกหุ้มด้วยโลหะหรือฟอยล์ถักเป็นร่างแหเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวน สายโคแอ็กมี 2 แบบ ได้แก่ แบบหนาและแบบบาง ส่วนใหญ่ใช้เชื่อมต่อระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์โดยตรง ไม่ต้องใช้อุปกรณ์รวมสายหรือฮับ(Hub) แต่ปัจจุบันมีการใช้น้อยลงเนื่องจากถูกแทนที่ด้วยสายยูทีพีที่มีราคาถูกกว่า และสามารถติดตั้งได้ง่ายกว่า
3 สายใยแก้วนำแสง(Fiber Optic Cable) เป็นสื่อหรือตัวกลางที่ใช้ส่งข้อมูลในรูปของแสง โดยเปลี่ยนสัญญาณข้อมูลหรือสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นคลื่นแสงก่อน แล้วส่งผ่านใยนำแสงไปยังปลายทางลักษณะเส้นใยนำแสงจะส่งสัญญาณเพื่อป้องกันความเสียหายและการสูญเสียของสัญญาณ การส่งข้อมูลผ่านใยนำแสงมีข้อดีตรงที่ส่งสัญญาณได้ในระยะทางไกลโดยไม่มีสัญญาณรบกวน มีความคุ้มค่าสูงเพราะส่งข้อมูลได้มากกว่าการส่งผ่านสายคู่บิดเกลียวและสายโคแอ็กเชียล สามารถติดตั้งได้ในบริเวณที่มีไฟฟ้าแรงสูงหรือเกิดฟ้าผ่าขึ้นหลายครั้ง และข้อมูลรั่วไหลได้ยากจึงทำให้การลักลอบขโมยสัญญาณทำได้ยากเช่นกัน
สื่อกลางไร้สาย (Wireless Media)
สื่อกลางไร้สาย (Wireless Media)
เป็นสื่อกลางประเภทที่ไม่มีวัสดุใดๆในการนำสัญญาณแต่จะใช้อากาศเป็นสื่อกลาง ซึ่งจะไม่มีการกำหนดเส้นทางให้สัญญาณเดินทาง สื่อหรือตัวกลางประเภทไร้สายมีดังนี้
1 อินฟราเรด(Infrared) เป็นสื่อสารที่ใช้คลื่นแสงที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า สามารถส่งข้อมูลด้วยคลื่นอินฟราเรดต้องส่งในแนวเส้นตรง และไม่สามารถทะลุสิ่งกีดขวางที่มีความหนาได้ นิยมใช้ในการส่งถ่ายโอนข้อมูลสำหรับอุปกรณ์แบบพกพา เช่น โน้ตบุ๊กคอมพิวเตอร์ หรือเครื่องพีดีเอไปยังคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เป็นต้น
2 คลื่นวิทยุ(Radio Wave) เป็นการสื่อสารโดยใช้คลื่นวิทยุจากอุปกรณ์ไร้สายต่างๆ เช่น โทรศัพท์เคลื่อนที่ หรืออุปกรณ์ที่สามารถเปิดเข้าถึงเว็บไซต์ได้ เป็นต้น ผู้ใช้บางรายใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่ในการเชื่อมต่อเพื่อใช้บริการอินเทอร์เน็ต ปัจจุบันมีเทคโนโลยีไร้สายที่ใช้คลื่นวิทยุ คือ บลูทูธ(Bluetooth) ซึ่งเป็นการส่งสัญญาณโดยใช้คลื่นวิทยุระยะสั้น เหมาะสำหรับการติดต่อสื่อสารในระยะไม่เกิน 33 ฟุต การส่งสัญญาณสามารถส่งผ่านสิ่งกีดขวางได้ ทำให้เทคโนโลยีบลูทูธได้รับความนิยมสูง จึงมีการนำมาบรรจุไว้ในอุปกรณ์เทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่น โทรศัพท์เคลื่อนที่ เครื่องพีดีเอ โน้ตบุ๊กเครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องพิมพ์ดิจิทัล เป็นต้น
3 ไมโครเวฟ(Microwave) เป็นการสื่อสารโดยใช้คลื่นวิทยุความเร็วสูงสามารถส่งสัญญาณเป็นทอดๆ จากสถานีหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่งในแนวเส้นตรง ไม่สามารถโค้งหรือหักเลี้ยวได้ สามารถรับ ส่งได้ในระยะทางใกล้ๆ นิยมใช้สำหรับการสื่อสารระหว่างอาคารที่อยู่ในเมืองเดียวกัน หรือวิทยาเขตของมหาวิทยาลัย สำหรับระยะทางไกลๆ ต้องใช้สถานีรับส่งสัญญาณเป็นทอดๆโดยติดตั้งในพื้นที่สูง เช่น ยอดเขา หอคอย ตึก เป็นต้น โดยปกติความถี่ไมโครเวฟอยู่ในช่วงคลื่นอินฟราเรด ซึ่งนำมาใช้ประโยชน์ด้านโทรคมนาคมและการทำอาหาร
4 ดาวเทียม(Satellite) เป็นการสื่อสารโดยคลื่นไมโครเวฟแต่เนื่องจากเป็นคลื่นที่เดินทางในแนวตรง ทำให้พื้นที่ที่มีลักษณะภูมิประเทศเป็นภูเขาหรือตึกสูงมีผลต่อการบดบังคลื่น จึงมีการพัฒนาดาวเทียมให้เป็นสถานีไมโครเวฟที่อยู่เหนือพื้นผิวโลก ทำหน้าที่เป็นสถานีส่งและรับข้อมูล ถ้าเป็นลักษณะการส่งข้อมูลจากภาคพื้นดินไปยังดาวเทียม ดาวเทียมสู่ภาคพื้นดิน เรียกว่า “การเชื่อมโยงหรือดาวน์ลิงค์ (Down Link)” ทั้งนี้มีระบบเทคโนโลยีที่นิยมและอาศัยการทำงานของดาวเทียมเป็นหลัก คือ ระบบจีพีเอส(Global Positioning System : GPS) ที่ช่วยตรวจสอบตำแหน่งที่อยู่บนพื้นผิวโลก เช่น การติดตั้งอุปกรณ์จีพีเอสไว้ในรถและทำงานร่วมกับแผนที่ ผู้ใช้สามารถขับรถไปตามระบบนำทางได้ นอกจากนี้ยังได้นำอุปกรณ์จีพีเอสมาติดตั้งในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ด้วย